新疆地区西门塔尔牛核心群选择

魏趁，赵俊金，黄锡霞，杨红杰,张梦华，葛建军，马光辉，张晓雪，王丹，尤震晨，胥磊，姜徽，赵番番，巨星，李云霞



新疆地区西门塔尔牛核心群选择

魏趁1，赵俊金2，黄锡霞1，杨红杰2,张梦华1，葛建军3，马光辉3，张晓雪1，王丹1，尤震晨1，胥磊1，姜徽1，赵番番1，巨星1，李云霞1

（1新疆农业大学动物科学学院，乌鲁木齐 830052；2全国畜牧总站，北京 100125；3新疆呼图壁种牛场，新疆昌吉 831203）

【目的】多年来新疆地区西门塔尔牛的遗传改良取得一定的成效，但遗传评估工作开展较少。为加快西门塔尔牛的遗传进展，本研究通过对西门塔尔牛主要经济性状进行遗传评定、遗传趋势的分析、组建核心群并对比总性能指数（total performance index，TPI）选择和单性状选择的差异，旨在为今后制定和优化适合新疆地区西门塔尔牛的育种方案提供理论依据。【方法】本研究以新疆呼图壁种牛场1974—2014年出生的 2 495头西门塔尔牛母牛生产性能记录、DHI测定记录、成母牛体重及外貌鉴定记录为研究对象，运用DMU软件采用AI-REML结合EM算法配合多性状动物模型对305 d产奶量（305MY）、乳脂率(MFP)、乳蛋白率(MPP)、乳糖率(MLP)、总固体(TS)、体细胞数(SCS)、成母牛体重(MCW)和外貌评分(TC)性状进行方差组分和育种值估计，并对305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率、体细胞数和成母牛体重性状进行遗传趋势分析，最终通过总性能指数公式对该牧场种公牛进行遗传评价及筛选核心母牛群。【结果】西门塔尔牛305MY、MFP、MPP、MLP、TS、SCS、MCW和TC的遗传力分别为0.39、0.15、0.12、0.12、0.32、0.09、0.60、0.19，305MY、TS和MCW属于高遗传力（h2＞0.3），MFP、MPP、MLP和TC属于中等遗传力（0.1＜h2＜0.3），SCS属于低遗传力（h2＜0.1）。对西门塔尔牛各性状遗传趋势进行分析，1974—2007年间305MY性状遗传趋势变化不明显，2008—2012年呈明显的上升趋势；1974—2006年间MFP和MPP这两个性状遗传趋势略呈下降的趋势，2007—2013年呈明显的上升趋势；1974—2000年间SCS性状的遗传趋势呈上升趋势，2001—2012年间遗传趋势总体呈下升趋势；1974—2007年间MCW性状的遗传趋势上下波动较大，2008—2011年间呈明显的上升趋势。根据中国西门塔尔牛总性能指数公式对种公牛、大群母牛群和在群母牛群进行育种值排队，其中排在第一位的公牛TPI值为552.45，排在前10位的公牛平均TPI值为 383.41，从在群母牛中筛选出100头核心母牛群平均TPI值为214.91，100头核心群母牛305MY、MFP、MCW和TC表型值均值分别为7 095.10 kg、4.13%、696.53 kg和76.73，与在群母牛群平均表型值相比要高。通过对比不同分组305MY性状选择、MPP性状选择和TPI选择各性状育种值的差异，得出TPI选择要优于单性状选择。【结论】近年来西门塔尔牛305MY、MPF、MPP和MCW育种值明显增加，SCS呈下降趋势，进一步证明对西门塔尔牛选育及遗传改良取得了一定的成果。通过比较TPI选择和单性状选择的差异，证明了在生产实践中综合选择指数更实用，牧场可加大TPI值高的种公牛的使用程度，并以100头核心母牛群为基础，扩群，通过选择优秀的公牛进行繁育、扩群，从而达到提高全群西门塔尔牛生产指标的目的。

西门塔尔牛；产奶性状；成母牛体重；外貌评分；核心群

0 引言

【研究意义】20世纪50年代，我国先后从前苏联、奥地利、德国、法国等引入了乳肉兼用型西门塔尔牛，部分牛在新疆呼图壁种牛场进行纯繁，经过40多年培育出地域适应性较强的西门塔尔牛。目前新疆西门塔尔牛及高代杂种牛约60万头，是广大农牧民主要利用的品种，西门塔尔牛产乳、产肉性能较高且抗病力强、耐粗饲，已成为新疆农业产业发展重点方向。【前人研究进展】早在1943年Hazel[1]提出了综合选择指数的概念，并在实际生产中实现了对个体综合选择指数值的选择。自1957年西门塔尔牛由国家引入后，1967—1979年一直处于保种阶段，1979—1980年正式开始对西门塔尔牛育种值估计的方法进行研究并对该群体进行选育[2]，在1981—2000年许尚忠、陈幼春[3]等确定了中国西门塔尔牛乳肉兼用的育种目标将产奶量、乳脂率、外貌评分和体重纳入总性能指数进行选择，于2001年培育出中国西门塔尔牛。2001年任红艳[4]研究报道利用MTDFREML软件对中国西门塔尔牛305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率、体重及外貌评分进行遗传参数及育种值估计。赵静等[5-9]对中国西门塔尔母牛繁殖性状、体型性状、生产效率性状、健康性状、生产性状和肉用性状进行遗传参数估计。GOTZ 等[10]建议德系西门尔塔牛将产奶性状、产肉性状、健康性状、肢蹄性状、乳房系统等纳入总性能指数，在牛健康度方面尤其是使用年限的育种权重有了较大的提升。目前有很多国外学者[11-15]对西门塔尔牛产奶性状、肉用性状、生长性状、繁殖性状等进行遗传参数和育种值估计。【本研究切入点】多年来新疆地区西门塔尔牛的遗传改良取得一定的成效，但缺少西门塔尔牛的遗传进展评价，通过对西门塔尔牛主要经济性状进行遗传评定以及核心群选择，加快西门塔尔牛育种进展，旨在为今后制定和优化适合新疆地区西门塔尔牛的育种方案提供理论依据。【拟解决的关键问题】本研究对西门塔尔牛305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、总固体、体细胞评分、成母牛体重和外貌评分共8个性状进行遗传评定，分别通过TPI选择和单性状选择为公牛和在群母牛进行排队及建立核心母牛群，并对比利用TPI选择与单性状选择的差异，最终选择优秀的公畜和母畜进行繁殖、扩群，有助于提高牛群的综合性能水平。

1 材料与方法

1.1 数据来源

数据主要来源于新疆呼图壁种牛场牧三场1975—2016年西门塔尔牛生产性能记录、1984—2016年乳成分记录（1984—2006年为场内乳成分记录、2008—2016年为DHI数据）、1988—2015年体重和外貌评定记录，包括西门塔尔牛305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、总固体、体细胞数、成母牛体重、外貌评分共8个性状，DHI数据来源于新疆维吾尔自治区奶业办公室，西门塔尔牛的体重、外貌评分的数据严格按照《中国西门塔尔牛鉴定标准》进行测量和评定，成母牛体重为估测体重，其公式为体重（kg）=胸围（m）2×体软长（m）×90[16]。

1.2 305d产奶量的校正

西门塔尔牛305 d产奶量用张文龙等[17-18]研究的系数进行校正，将泌乳天数低于90 d的数据删除，超过305 d的泌乳天数用305 d实际累积的产奶量。

1.3 体细胞数转换为体细胞评分

一般牛奶中体细胞数的分布频率显偏态分布，体细胞评分显正态分布，需将体细胞数转换为体细胞分，公式如下[19]：

SCS=2(/105)+3

1.4 DHI数据平均值的计算

将西门塔尔牛测定日的乳脂率、乳蛋白率、乳糖率、总固体和体细胞评分转化为305 d的数据。转换公式如下：

式中，F为平均乳脂率（乳蛋白率、乳糖率、总固体 和体细胞评分），∑M为每一胎次测定日乳脂率总和（乳蛋白率、乳糖、总固体和体细胞评分），为该胎次测定日乳脂率（乳蛋白率、乳糖、总固体和体细胞评分）测定月份数[20-21]。

1.5 统计分析方法

利用DMU软件的DMUAI过程，采用多性状动物模型，通过求解混合模型方程组和运行AIREML可直接得到各方差组分的最准确估计值，得出固定效应估计值、各性状估计育种值。针对西门塔尔牛产各性状的动物模型如下：

=++

式中，为性状的观察值向量；为固定效应（胎次、产犊年份、产犊季节、产犊年龄嵌套于胎次）向量；为动物个体加性遗传效应向量；为固定效应关联矩阵；为加性遗传效应关联矩阵；为残差效应向量。

模型假设前提条件：

()=,()=0,()=0,()=0,()=2,()=2,(,′)=0。

1.6 总性能指数

本研究根据2003年中国西门塔尔牛国家标准中制定的总性能指数（TPI）公式进行计算，公式如下：

式中，M、F、T、W分别是多性状混合模型同次估计的BLUP育种值，SDM、SDF、SDT、SDW分别是产奶量、乳脂率、外貌评分和体重估计的加性遗传标准差。

2 结果

2.1 各性状描述性统计分析

表1 列出了西门塔尔牛各性状的观察值数、平均值、标准差、最大值和最小值等统计量。

2.2 西门塔尔牛各性状的方差组分及遗传力

表2所示西门塔尔牛主要经济性状遗传力及方差组分估计结果，遗传力变化范围为0.09—0.60。305MY、TS和MCW属于高遗传力（h2＞0.3），MFP、MPP、MLP和TC属于中等遗传力（0.1＜h2＜0.3），SCS属于低遗传力（h2＜0.1）。

2.3 西门塔尔牛各性状的遗传趋势

图1所示为西门塔尔牛305MY、MFP、MPP、SCS和MCW性状估计育种值随个体出生年份变化趋势。对于305MY性状而言，1974—1998年间遗传趋势变化不明显，1999—2007年间呈下降趋势，从2008—2012年呈明显的上升趋势。对于MFP和MPP这两个性状而言，1974—2006年间遗传趋势略呈下降趋势，从2007—2013年呈明显的呈上升趋势。对于SCS性状而言，1974—2000年间遗传趋势呈上升趋势；2001—2012年间总体呈下升趋势，有的年间呈上升趋势，变化不稳定。对于MCW性状而言，1974—2007年间遗传趋势上下波动较大，变化不是很明显；2008—2011年间呈明显的上升趋势。

表1 西门塔尔牛主要经济性状的描述统计量

305MY为305 d产奶量，MFP为乳脂率，MPP为乳蛋白率，MLP为乳糖率，TS为总固体，SCS为体细胞评分，MCW为成母牛重，TC为外貌评分。下同

305MY is 305 days of milk yield, MFP is milk fat percentage, MPP is milk protein percentage, MLP is milk lactose percentage, TS is total solids, SCS is somatic cell score, MCW is mature cow weight, TC is type classification. The same below

表2 西门塔尔牛主要经济性状方差组分及遗传力估值

2.4 TPI公式的建立

TPI是依据相对经济重要性加权值，并将产奶量、乳脂率、成母牛体重、外貌评分的估计育种值（estimated breeding value，EBV）综合考虑，它主要反映育种目标性状的综合育种值，公式如下：

其中，MY、FP、BW、MCW、TC分别是六性状混合模型同次估计的BLUP育种值，899、0.32、64、1.23分别是多性状混合模型同次估计的产奶量、乳脂率、乳蛋白率、成母牛体重和外貌评分的加性遗传标准差，公式中 50 为指数系数，各性状经济权重为3﹕1﹕1﹕1。

2.5 核心群的选择

表3为西门塔尔牛不同分组的TPI值、各性状育种值和表型值，1975—2016年间使用西门塔尔公牛共计241头，从表中可以看出排名第一的公牛TPI值为552.45，排名前十名公牛平均TPI值为 383.41；从表中可以看出排名前十名的母牛平均TPI值为401.15，314头在群母牛群平均TPI值为70.24，从在群母牛中筛选出100头核心母牛群平均TPI值为214.91；从表中可以看出100头核心群母牛305MY、MFP、MCW和TC表型值均值分别为7 095.10 kg、4.13%、696.53 kg和76.73，与在群母牛群平均表型值相比要高。

图1 西门塔尔牛各性状育种值随出生年份变化趋势

图2西门塔尔牛不同选择下各性状育种值，从图中可以看出只选择305MY这一性状，不同分组的305MY育种值高于TPI选择，MFP育种值高于TPI选择，MCW和TC育种值均低于TPI选择；只选择MPP这一性状，不同分组的305MY育种值均低于TPI选择（除了第一名公牛育种值），MFP育种值高于TPI选择，MCW和TC育种值均低于TPI选择。

1为第一名公牛育种值；2为前十名公牛平均育种值；3为前十名母牛平均育种值；4为100头核心母牛群平均育种值

3 讨论

3.1 西门塔尔牛各性状的描述性统计及遗传力分析

本研究中西门塔尔牛各性状的表型均值与其他群体相比不一致，其主要原因由于群体大小和遗传背景的不同[10,22-23]。LUDOVIC等[24]研究报道罗马尼亚弗莱维赫牛305MY、MFP 和MPP的均值分别为 5 252.1 kg，3.93%，3.29%，与本研究结果相比要低。ATAKAN[25]研究报道了土耳其法系西门塔尔牛305MY、MFP和MPP的均值分别为5 956.5 kg、3.55%和2.93 %，305MY要高于本研究结果，其他性状低于本研究结果。

本研究结果表明西门塔尔牛产奶性状、体重和外貌评分的遗传力范围在0.09—0.60。范大有等[6]研究报道中国西门塔尔牛305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率、体细胞评分的遗传力分别为0.35、0.20、0.21、0.25，属于中高等遗传力，与本研究结果一致（除体细胞评分）。任红艳等[4]研究报道中国西门塔尔牛305 d产奶量、乳脂率、体重和外貌评分的遗传力为0.35、0.20、0.45、0.18，与本研究相比除305 d产奶量和外貌评分的遗传力相差不大，体重的遗传力较低。汪春乾等[7]研究报道中国西门塔尔牛成年母牛体重的遗传力为0.47，与本研究结果相比略低。ZDENKO等[26]研究报道利用测定日模型估计西门塔尔牛和荷斯坦奶牛的体细胞评分的遗传力分别为0.21和0.15，比本研究结果要高。RODICA等[27]研究报道利用测定日模型估计蒙贝利亚牛10—305 d奶产量的遗传力范围在0.36—0.44，与本研究结果相比略高。ERIKA 等[28]研究报道利用动物模型估计意大利西门塔尔牛体型外貌评分、产奶量、乳脂量、乳蛋白量的遗传力分别为0.18、0.18、0.13、0.17，除产奶量外，其他性状与本研究结果相差不大。不同群体遗传力不同其主要原因是由于群体大小、遗传背景、估计方法的不同，同时要具有较大的样本量、完整的系谱以及稳定良好的饲养环境等条件，才能提高遗传力估计的准确性，尤其在不同牛场和地区，在实际生产中数据量少，系谱错误、不完整等潜在的因素是不可避免的，也会引起遗传力估计值偏低等负面影响。

3.2 西门塔尔牛各性状的遗传趋势分析

本文对西门塔尔牛各性状遗传趋势进行分析，在1974—2008 年间各性状育种值变化不大，到了2008年以后305MY、MFP、MPP和MCW呈上升趋势，SCS呈下降趋势，说明近年来对西门塔尔牛这些性状选育及遗传改良有了一定的成果，其中主要原因之一是2007年以后中国引进外来资源如法系西门塔尔牛和德系西门塔尔牛种公牛冻精和胚胎，对本地西门塔尔牛进行杂交改良，加快了遗传进展。任红艳[4]对1980—2000年中国西门塔尔牛产奶性状（305 d产奶量、乳脂率、乳蛋白率）、体重及外貌评分进行了育种值估计，其结果表明产奶量遗传趋势呈上升趋势，乳脂率和乳蛋白率变化不大，成母牛体重和外貌评分呈下降趋势，与本研究结果不一致。MIROSLAV等[22]研究报道克罗地亚西门塔尔牛305 d奶产量、乳脂率、乳蛋白率的育种值，随着年份的增加305 d奶产量的遗传趋势呈上升趋势，说明近年来克罗地亚对西门塔尔牛产奶性状选育及遗传改良取得了较好的成果。

3.3 西门塔尔牛TPI的分析

本研究根据中国西门塔尔牛TPI公式，对种公牛、大群母牛群和在群母牛群进行育种值排队，其中排在第一位的种公牛是法系西门塔尔牛，排在前10位的种公牛主要为法系西门塔尔牛和德系西门塔尔牛；从314头在群母牛群中筛选出100头核心母牛，其各性状的表型值均高于在群母牛，该牧场以100头核心母牛群为基础，通过选择优秀的种公牛进行繁育、扩群。根据个体后裔估计公牛TPI值，该牧场可以按照不同的需求进行配种，比如某个公牛的TPI 值较低，反而乳脂率育种值很高，仅产奶量育种值比较低，在进行选育时就可以选择产奶量育种值高的母牛进行交配，得到产奶量、乳脂率均高的后代，达到选种选配的目的，从而给生产者带来经济效益。在西门塔尔牛今后的育种工作中，可以加强对TPI值高的种公牛的使用程度，以获得更多生产性能高的后代。

3.4 TPI选择与单性状选择的差异分析

本研究通过对比不同分组下305MY性状选择、MPP性状选择和TPI选择各性状育种值，得出TPI选择要优于单性状选择，说明在生产实践中综合选择指数更实用。由于该场主要以出售牛奶为主要的经济来源，为了提高乳品质，后续需将乳蛋白率加入TPI中。在产奶性状中，乳脂率和乳蛋白率可以作为信息性状间接选择育种目标，主要是因为它们之间有较强的正遗传相关，所以乳蛋白率是西门塔尔牛选育的重要指标[29-30]。在2003年李俊雅[31]研究报道了中国西门塔尔牛乳用性状、肉用性状、次级性状的经济权重比为1﹕1﹕2，这表明中国西门塔尔牛育种目标与欧洲国家相比一致。2016年薛景龙[32]报道了中国肉用西门塔尔牛生长发育性状、胴体性状、繁殖性状的经济权重比为2﹕1﹕3，这表明中国肉用西门塔尔牛主要以繁殖性状为主。任红艳等[33]综述了德国弗莱维赫牛( 德系西门塔尔牛) 遗传评定方法，其中阐述了德系西门塔尔牛总性能指数主要包括乳用性能（产奶量、乳脂量和乳蛋白量）、肉用性状（净日增重、胴体产肉率、胴体等级和屠宰率）和适应性（使用年限、泌乳持续力、繁殖力、产犊难易度、死胎率、体细胞数和泌乳速度），经济权重为37.9﹕16.5﹕45.6，而中国乳用西门塔尔牛育种体系还需进一步研究探索，后续研究还需将功能性状纳入总性能指数。BIRGIT等[34]研究表明为了优化澳大利亚西门塔尔牛育种目标，将乳用性状、肉牛性状和健康性状经济价值分别为39%、13%和48%。目前很多国家奶牛育种体系相对比较健全，如美国、加拿大、德国、荷兰、意大利、法国等国，已将功能性状纳入总性能指数中，如繁殖力、长寿性、饲料转化率等[35]，其中功能性状可以降低饲养成本来增加生产收益，所以中国西门塔尔牛育种体系还有很大的改进空间。

4 结论

西门塔尔牛305MY、TS和MCW属于高遗传力，MFP、MPP、MLP和TC属于中等遗传力，SCS属于低遗传力；对高遗传力性状容易改良，采用个体选择就可以获得较高的遗传进展。经过多年选育呼图壁种牛场西门塔尔牛305MY、MPF、MPP和MCW育种值明显增加，SCS呈下降趋势，说明近年来对西门塔尔牛的选育及遗传改良有了一定的成果。通过比较TPI选择和单性状选择的差异，证明了在生产实践中选择指数法更实用，牧场可加大TPI值高的种公牛的使用程度，并以100头核心母牛群为基础进行繁育、扩群，可以提高该场全群西门塔尔牛生产水平，加快群体遗传进展，最终提高牧场经济利益。

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Selection of Nucleus Herd for Simmental Cattle in Xinjiang Area

WEI Chen1, ZHAO Junjin2, HUANG XiXia1, YANG HongJie2, ZHANG MengHua1, GE JianJun3, MA GuangHui3, ZHANG XiaoXue1, WANG Dan1, YOU ZhenChen1, XU Lei1, JIANG Hui1, ZHAO FanFan1, JU Xing1, LI YunXia1

(1College of Animal Science, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052;2National Animal Husbandry Station, Beijing 100125;3Xinjiang Hutubi cattle farm, Changji 831203, Xinjiang)

【Objective】In recent years, the genetic improvement of Simmental cattle in Xinjiang has achieved certain effects, however, the genetic evaluation work has been carried out less. In order to accelerate the genetic progress of Simmental cattle, this study aims to constitute and optimize the suitable breeding program of Simmental cattle in Xinjiang by using genetic evaluation, combined with genetic trend analysis to select nucleus herd and compare the results of TPI selection and single-trait selection.【Method】The research date including the production performance records, DHI testing, mature cow weight and type classification records of 2 495 Simmental cattles, were collected from Xinjiang Hutubi Herd farm during 1974 to 2014. The DMU software was applied together with AI-REML of EM algorithm and multiple-trait animal models to estimate the variance components and breeding values of 305 MY, MFP, MPP, MLP, TS, SCS, MCW and TC. The genetic trend analysis was perfromed in 305MY, MFP, MPP, SCS and MCW. Finally, bulls and nucleusherd cowswere selected by TPI.【Result】The results showed that Simmental cattle heritabilities of 305 MY, MFP, MPP, MLP, TS, SCS, MCW and TC were 0.39, 0.15, 0.12, 0.12, 0.32, 0.09, 0.60, 0.19, respectively. 305 MY, TS and MCW were high heritability (h2＞0.3) ; MFP, MPP, MLP and TC were medium heritability (0.1＜h2＜0.3 ), and SCS was low heritability (h2＜0.1).Genetic trend of 305MY did not change significantlyfrom 1974 to 2007, and appeared obviously increasing trendfrom 2008 to 2012. Between 1974 and 2006, genetic trends of MFP and MPP showed a slightly downward trend, and appeared obviously increasing trendfrom 2007 to 2013.Genetic trend of SCS appeared obviously increasing trendfrom 1974 to 2000, and an upward trend from 2001 to 2012 is shown.Genetic trend of MCW had a big fluctuation from 1974 to 2007, and appeared obviously increasing trendfrom 2008 to 2011. Breeding values for bulls and herd cowswere ranked according to total performance index.The TPI value of the first bull was 552.45, and average of top 10 bulls was 383.41. Average TPI value of 100nucleus herd cowswas 214.91. Average value of 305MY, MFP, MCW and TC phenotype values of 100 Average TPI value of 100nucleus herd cowswere 7 095.10 kg, 4.13%, 696.53 kg and 76.73, respectively, which was higher than average of phenotype value in herd cows. The breeding values appeared to be different among single-trait selection and TPI . It is concluded that TPI selection was better than single-trait selection.【Conclusion】Recently, gentic trends of 305MY, MPF, MPP and MCW of Simmental cattlewere appeared obviously increasing trend, and SCS was a downward trend, which further proved that breeding and genetic improvement of Simmental cattle had achieved certain results. By comparing the differences between TPI selection and single-trait selection, it is proved that selection index was more practical in production, andfarm will use more bulls with high TPI values. And the population of cattle group will be expanded on the basis of 100 nucleus herd cows. By selecting excellent bulls for breeding and expanding group, the purpose was improved production of the whole group in Simmental cattle.

Simmental cattle; milk production traits; mature cow weight; type classification; nucleus herd

10.3864/j.issn.0578-1752.2019.05.013

2018-05-28；

2019-01-18

国家现代农业（奶牛）产业技术体系建设专项资金（CARS-36）、新疆呼图壁种牛场奶牛生物育种能力建设及乳肉兼用型奶牛产业化项目、乳肉兼用牛饲养管理技术推广项目

魏趁，Tel：13139612131；E-mail：414234667@qq.com。通信作者黄锡霞，E-mail：au-huangxixia@163.com。通信作者马光辉，E-mail：Pdh-xj@163.com

（责任编辑 林鉴非）